Câu hỏi nâng cao hiệu quả truyền tải điện

*Trong vận hành điện áp của máy phát điện thường dao động theo dòng tải và hệ số công suất của tải.để duy trì được đầu áp đầu cực của máy phát không đổi phải dùng tới giải pháp kĩ thuật

*Trong vận hành điện áp của máy phát điện thường dao động theo dòng tải và hệ

số công suất của tải.để duy trì được đầu áp đầu cực của máy phát không đổi phải dùng tới giải pháp kĩ thuật là sử dụng bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR).Nó có vai trò duy trì điện áp định mức trên đầu cực máy phát,nguyên tắc điều chỉnh là điều chỉnh dòng điện kích thích 1 chiều trên cuộn dây kích thích.để hoạt động lâu dài và an toàn thì AVR có tổ đấu dây 12 pha,mỗi pha tương ứng với một tiristo,các tiristo sẽ liên tục thay nhau làm việc để tránh dòng lớn đi qua 1 tiristo liên tục gây nóng và hỏng,tạo thời gian nghỉ cho 11 cái còn lại

Câu hỏi 1: Giải thích tại sao bộ điều chỉnh điện áp của máy biến áp lại đặt phía

cuộn dây sơ cấp mà không đặt phía cuộn dây thứ cấp?

Trả lời:

Máy biến áp thường có một cuộn dây sơ cấp và có một hoặc hai cuộn dây thứ cấp Khi đặt điện áp U1 vào cuộn dây sơ cấp thì trong cuộn dây này sẽ có dòng điện I1 chạy qua và trên cuộn dây thứ cấp xuất hiện điện áp U2 Khi có phụ tải đấu vào cuộn dây thứ cấp thì trong cuộn dây thứ cấp sẽ có dòng điện I2 chạy qua Độ lớn của dòng điện sơ cấp và thứ cấp tăng giảm theo phụ tải Quan hệ giữa số vòng dây sơ cấp W1 và số vòng dây thứ cấp W2 với dòng điện I, điện áp U của máy biến

áp tuân theo quy luật sau:

W - vòng

W1 U1~ I2~ I - Ampe = = U - Von W2 U2~ I1~

Số vòng dây tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với dòng điện

Do bán kính cung cấp điện lớn trên đường dây có nhiều phụ tải và công suất tiêu thụ điện của các phụ tải trong một ngày thường dao động gây ra sự dao động điện

áp ở cuối nguồn Máy biến áp lực thường có bộ điều chỉnh điện áp đặt ở phía cuộn dây sơ cấp để:

+ Trực tiếp điều chỉnh số vòng dây của cuộn dây sơ cấp cho phù hợp điện áp đầu nguồn, giữ được điện áp phía đầu ra của máy biến áp đạt định mức

+ Hạn chế được quá điện áp máy biến áp

+ Giảm được tổn thất điện năng cho lưới điện

Vì dòng điện đi qua cuộn dây sơ cấp nhỏ nên dòng điện đi qua tiếp điểm của bộ ĐCĐA cũng nhỏ do đó các kích thước của tiếp điểm bộ ĐCĐA cũng giảm đi dễ chế tạo, hạ được giá thành Vì bộ điều chỉnh điện áp được chế tạo theo kiểu phân nấc nên chỉ có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp gần bằng định mức

− Các máy biến áp 3 pha thông dụng không có yêu cầu ổn định điện áp nên thường

hay dùng bộ điều chỉnh điện áp 3 pha kiểu đơn giản có từ 3 đến 5 đầu phân nấc,

không cho phép điều chỉnh điện áp khi máy biến áp vận hành mang tải Mỗi khi

thay đổi đầu phân nấc điều chỉnh điện áp phải cắt điện toàn bộ máy biến áp, sau đó phải đo điện trở tiếp xúc rồi mới được phép đóng điện

− Tất cả các máy biến áp có yêu cầu ổn định điện áp đều phải lắp bộ điều chỉnh điện

áp dưới tải Bộ ĐCĐA có cấu tạo đặc biệt cho phép điều chỉnh được điện áp của

máy biến áp ngay cả khi máy biến áp đang mang tải Bộ điều chỉnh điện áp dưới

tải 3 pha thường được chế tạo 19 nấc

Câu hỏi 2: Máy biến điện áp làm nhiệm vụ gì trong trạm biến áp? Sự giống nhau

và khác nhau giữa máy biến áp lực và máy biến điện áp? Sự giống nhau và khác nhau giữa máy biến điện áp và máy biến dòng điện?

Trả lời:

Máy biến điện áp là máy biến áp chuyên dùng để biến đổi điện áp có 3 nhiệm vụ:

1- Cung cấp điện áp 100V~ (110V~) cho đồng hồ Vonmét để đo điện áp phía cao thế

2- Cung cấp điện áp 100V~ (110V~) cho các cuộn dây điện áp của công tơ điện 3 pha

3- Cung cấp điện áp thứ tự không (3U0) cho rơ le báo chạm đất khi có chạm đất phía cao thế

Máy biến điện áp có một số điểm giống máy biến áp lực:

− Máy biến điện áp và máy biến áp lực được chế tạo dựa trên nguyên lý cảm ứng

điện từ Năng lượng điện được truyền dẫn từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ

cấp thông qua quá trình cảm ứng từ

− Máy biến điện áp và máy biến áp lực có cấu tạo cơ bản giống nhau, máy biến điện

áp và máy biến áp lực đều có cuộn dây và lõi thép

Máy biến điện áp có một số điểm khác máy biến áp lực:

− Công suất của máy biến điện áp thường nhỏ chưa đến 1kw, dung lượng S của máy biến điện áp được tính bằng VA (S ≈ 250VA)

− Công suất của máy biến áp lực lớn, dung lượng S của máy biến áp tính bằng kVA (S ≥ 50kVA)

− Máy biến điện áp thường có kích thước hình học nhỏ hơn máy biến áp lực rất nhiều

− Máy biến điện áp có kích thước mạch từ và kích thước của các cuộn dây nhỏ Theo chủng loại và với từng cấp điện áp khác nhau máy biến điện áp ít thay đổi về cấu tạo, kiểu cách, hình dáng và kích thước

− Tuỳ theo từng loại máy biến áp lực, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có nhiều cấp điện

áp khác nhau, trong khi đó máy biến điện áp chỉ có duy nhất một cấp điện áp thứ cấp là 100 V~

− Máy biến áp lực 3 pha có rất nhiều tổ đấu dây khác nhau, trong khi đó máy biến điện áp 3 pha thường có tổ đấu dây Y0/Y0/∆ hở

Máy biến điện áp giống máy biến dòng điện:

− Máy biến điện áp và máy biến dòng điện cùng được chế tạo dựa trên nguyên lý

cảm ứng điện từ Năng lượng điện được truyền dẫn từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp thông qua quá trình cảm ứng điện trường và từ trường

Máy biến điện áp khác máy biến dòng điện:

+ Máy biến điện áp chuyên làm nhiệm vụ biến đổi U.

+ Máy biến dòng điện chuyên làm nhiệm vụ biến đổi I

+ Máy biến điện áp đấu song song trong mạch điện

+ Máy biến dòng đấu nối tiếp trong mạch điện

Câu hỏi 4: Có bao nhiêu dạng sự cố cơ bản trong hệ thống? Vẽ sơ đồ và giải

thích?

Trả lời :

Có 5 dạng sự cố cơ bản trong hệ thống điện 3 pha

1 Ngắn mạch 3 pha: ( thường kèm theo chạm đất )

A

B

C I "

KE

I “

K 3 E

2 Ngắn mạch 2 pha: không chạm đất

A

B

C I “K2

3 Ngắn mạch 2 pha: chạm đất

A B

C I “ K2

I “

K2E

4 Ngắn mạch 1 pha: chạm đất

A B C

I “

K1E

5 Ngắn mạch chạm đất tại hai điểm khác nhau trên một đường dây:

A B C

I “ K2E

Những nguyên nhân gây ra sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện:

1- Nguyên nhân khách quan:

Do sét đánh vào hệ thống điện với cường độ lớn, điện áp cao, các thiết bị chống sét làm việc không hiệu quả

2- Nguyên nhân chủ quan :

Hầu hết các sự cố chủ quan đều do con người gây ra:

- Do trình độ kỹ thuật non yếu

- Do xử dụng các thiết bị cũ, làm việc kém hiệu quả

- Do không thực hiện đúng quy trình vận hành và duy tu bảo dưỡng thiết bị

- Do mang tải không đúng quy định cho phép

- Do phá hoại (đào phải đường cáp, ném chất cháy vào thiết bị làm ngắn mạch )

Các giải pháp kỹ thuật để ngăn chặn và hạn chế suất sự cố:

Một hệ thống điện coi là có tính an toàn, chất lượng tốt đó là hệ thống điện

có suất sự cố thấp nhất, thời gian sự cố nhỏ nhất Để đảm bảo được yêu cầu nói trên hệ thống điện cần phải có:

- Hệ số dự phòng cao (thiết bị có cấp cách điện và dòng điện cho phép cao hơn định mức nhiều lần)

- Có phương thức vận hành hợp lý

- Không để xảy ra quá tải hệ thống điện, quá tải máy biến áp

- Cần phải có nhiều nguồn điện dự phòng

10 Mỗi máy biến áp lực đều có một dung lượng tới hạn làm nhiệm vụ cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải, nó đóng vai trò một nguồn điện trung gian phân phối năng lượng điện của nguồn điện Trong vận hành mỗi máy biến áp lực tiêu thụ một lượng công suất không tải P0 và công suất ngắn mạch PN nên trong hệ thống điện máy biến áp đóng vai trò phụ tải

Câu hỏi 18: Tổn thất điện áp là gì?

Nêu các giải pháp làm giảm tổn thất điện áp?

Trả lời:

Tổn thất điện áp là lượng điện áp bị mất đi trên đường dây trong quá trình chuyên tải, tổn thất điện áp gây ra sụt điện áp trên đường dây tải điện

∆U = U1 – U2 Tổn thất điện áp là một chỉ tiêu quan trọng của lưới điện:

∆U

∆U% = ≤ 5%

U1 Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho các thiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất của hiệu suất thiết bị dùng điện, gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện

Các giải pháp làm giảm tổn thất điện áp :

1- Phải làm giảm điện trở R và điện kháng X của đường dây bằng cách :

+ Có bán kính cung cấp điện hợp lý

+ Chọn dây dẫn có điện trở suất nhỏ, có tính dẫn điện tốt

+ Tăng cường tiết diện dây dẫn, có hệ sô dự phòng cao

+ Hạn chế tối đa các mối nối, các mối nối phải có R tiếp xúc nhỏ nhất

2 - Phải lựa chọn cấp điện áp lưới điện phù hợp với công suất chuyên tải và bán kính cung cấp điện, điều chỉnh điện áp đầu nguồn luôn đạt điện áp định mức

3 - Đặt thiết bị bù công suất vô công cho thiết bị điện

Câu hỏi 9: Công tơ điện vô công và công tơ điện hữu công có gì khác nhau? Tại

sao các cực đấu dây của hai loại công tơ này lại giống nhau?

Trả lời:

Công tơ vô công dùng để đếm điện năng vô công, công tơ hữu công dùng để đếm điện năng hữu công, quy định về sơ đồ đấu dây của cuộn dây dòng điện và cuộn dây điện áp của hai loại công tơ như sau (Hình 1, hình 2):

1- Công tơ Hữu công:

Với lưới điện cao thế Với lưới điện hạ thế

dòng điện Ia đi với điện áp Uab - dòng điện Ia đi với điện áp Uao

dòng điện Ib đi với điện áp Ubc - dòng điện Ib đi với điện áp Ubo

dòng điện Ic đi với điện áp Uca - dòng điện Ic đi với điện áp Uco

2- Công tơ Vô công:

Với lưới điện cao thế và hạ thế

− dòng điện Ia đi với điện áp Ubc

− dòng điện Ib đi với điện áp Uca

− dòng điện Ic đi với điện áp Uab Cách đấu dây bên trong công tơ vô công hoặc hữu công được tuân theo quy định về cực tính và thứ tự pha của cuộn dây dòng điện và điện áp trên sơ đồ Để tiện cho việc đấu dây các cực đấu dây trên hàng boóc và cách đấu dây bên ngoài của hai loại công tơ này được làm giống nhau Muốn nhận biết 2 loại công tơ nói trên ta cần phải xem ký hiệu kWh, kVArh ở mặt ngoài công tơ

Câu hỏi 10: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp lực? Tại

sao nói máy biến áp lực vừa là nguồn điện trung gian lại vừa là phụ tải của lưới

điện?

Trả lời:

E2 = i2 (Z0 + Z2) = i2Z0 x i2Z2 = U0 + U2

U0 là điện áp giáng trên nội bộ cuộn dây W2

U2 là điện áp giáng trên phụ tải mạch ngoài Z2

Mỗi máy biến áp lực đều có một dung lượng tới hạn làm nhiệm vụ cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải, nó đóng vai trò một nguồn điện trung gian phân phối năng lượng điện của nguồn điện Trong vận hành mỗi máy biến áp lực tiêu thụ một lượng công suất không tải P0 và công suất ngắn mạch PN nên trong hệ thống điện máy biến áp đóng vai trò phụ tải

Cấu tạo: Xem hình ảnh

Nguyên lý làm việc :

Máy biến áp được chế tạo theo nguyên lý cảm ứng điện từ Khi có điện áp xoay chiều đặt vào cuộn sơ cấp W 1 , trong cuộn dây sơ cấp sẽ có 1 dòng điện i 1 chạy qua, dòng điện i 1 cảm ứng trong lõi thép 1 từ thông Φ1 Từ thông Φ1 móc vòng qua cuộn dây thứ cấp W 2 sinh ra trong cuộn dây thứ cấp 1 sức điện động cảm qua Do cuộn dây thứ cấp của máy biến áp có trở kháng nên tại cuộn dây thứ cấp xuất hiện 1 điện áp giáng U 0

lúc này sức điện động:

- Φ1 là từ thông.

- U1 là điện áp sơ cấp

- U2 là điện áp thứ cấp

- w1 là cuộn dây sơ cấp

- W2 là cuộn dây thứ cấp

W 1

Cấu tạo máy biến áp

1 Thùng dầu phụ

2 Ống chỉ thị mức dầu

3 Ống nối thùng dầu chính và thùng dầu phụ

4 Thùng dầu chính

5 Sứ MBA

6 Cánh tản nhiệt

7 Lõi thép MBA

8 Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp

9 Dầu máy biến áp (trong thùng dầu)

7

W 2

U 1 ~

8

U 2 ~

Câu hỏi 13: Dầu biến thế làm nhiệm vụ gì trong máy biến áp? Nêu các tiêu chuẩn

quan trọng nhất của dầu máy trong vận hành? Phương pháp quản lý dầu máy biến

áp trong vận hành?

Trả lời:

Dầu biến áp làm 2 nhiệm vụ :

1- Cách điện cho máy biến áp

2- Làm mát cho máy biến áp theo nguyên tắc đối lưu tuần hoàn

Có 3 chỉ tiêu quan trọng nhất của dầu máy biến áp trong vận hành:

1- Điện áp chọc thủng [kV]

Thử nghiệm Điện áp chọc thủng của dầu bằng cốc thử dầu, khoảng cách phóng điện giữa 2 cực mang điện áp cao trong môi trường chứa đầy dầu là 2,5cm

- Cấp điện áp dưới 15kV:

+ 30kV với dầu mới trong MBA chưa qua vận hành

+ 25kV với dầu trong MBA đang vận hành

- Cấp điện áp dưới 15kV đến 35kV:

+ 35kV với dầu mới trong MBA chưa qua vận hành

+ 30kV với dầu trong MBA đang vận hành

- Cấp điện áp dưới 110kV:

+ 45kV với dầu mới trong MBA chưa qua vận hành

+ 40kV với dầu trong MBA đang vận hành

- Cấp điện áp 110kV đến 220kV:

+ 60kV với dầu mới trong MBA chưa qua vận hành

+ 55kV với dầu trong MBA đang vận hành

- Cấp điện áp 500kV:

+ 70kV với dầu mới trong MBA chưa qua vận hành

+ 65kV với dầu trong MBA đang vận hành

2- Nhiệt độ chớp cháy kín: Không thấp hơn 1350 C, suy giảm không quá 5% so với lần phân tích trước

3- Trị số axít: không quá 0,25mg KOH trong 1g dầu

Quản lý dầu trong vận hành :

- Bình thường mỗi năm phải thí nghiệm định kỳ mẫu dầu 1 lần

- MBA làm việc trong tình trạng đầy tải hoặc quá tải thường xuyên thì phải rút ngắn thời gian thí nghiệm định kỳ

- Khi sự cố cháy máy biến áp thường là kèm theo dầu bị cháy, chất lượng dầu MBA suy giảm, phải thay dầu

- Khi đại tu MBA phải thay dầu

- Khi mức dầu trong máy biến áp giảm thấp, phải bổ xung dầu theo hướng dẫn của nhà chế tạo

- Dầu bổ xung vào máy phải có cùng gốc dầu hoặc có gốc dầu tương đương

- Phải kiểm định lại dầu trước khi đổ vào máy theo các tiêu chuẩn kỹ thuật của ngành điện

Câu hỏi 21: Phân biệt :

- Điện năng hữu công và điện năng vô công

- Công suất hữu công và công suất vô công

- Điện năng tiêu thụ và tổn thất điện năng

Trả lời:

Điện năng hữu công:

Là điện năng được chuyển hóa thành

công hữu ích dưới dạng cơ năng, nhiệt

năng, hóa năng tính trong một khoảng

thời gian

AP = P t [kWh]

Điện năng vô công:

Là điện năng được chuyển hóa thành công vô ích tồn tại trong từ trường và điện trường (cuộn dây điện từ, tụ điện ) tính trong một khoảng thời gian

AQ = Q t [kVArh]

Công suất hữu công:

Là công suất tiêu thụ được biến thành

công suất tác dụng dưới dạng cơ năng,

nhiệt năng, hóa năng, quang năng

Công suất hữu công được xác định tại 1

thời điểm

P = S.cosϕ [kW]

Công suất vô công:

Là công suất tiêu thụ điện được chuyển hóa dưới dạng điện trường và từ trường Công suất vô công được xác định tại 1 thời điểm

Q = S.sinϕ [kVAr]

Điện năng tiêu thụ:

Điện năng tiêu thụ là lượng điện năng

mà phụ tải đã tiêu thụ tính trong một

khoảng thời gian

A = Pt + jQt [kwh]

Tổn thất điện năng:

Tổn thất điện năng là năng lượng điện

bị mất mát trên hệ thống điện trong quá trình vận hành tính trong một khoảng thời gian

∆ A = ∆Pt [kwh]

Câu hỏi 24: Nêu những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện

năng? Tổn thất điện áp có liên quan gì đến tổn thất điện năng? Nêu các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng? Tại sao khi vận hành lệch pha tổn thất điện năng lại tăng lên?

Trả lời:

Những nguyên nhân gây ra tổn thất điện áp và tổn thất điện năng :

Tổn thất điện áp và tổn thất điện năng sinh ra trong quá trình truyền tải và tiêu thụ điện Nguyên nhân là do :

1- Trên đường dây dẫn điện có điện trở RΩ và điện kháng XΩ

2- Do các máy biến áp có tổn thất công suất ở trong cuộn dây và tổn thất không tải ở trong lõi thép

3- Do tiêu thụ nhiều công suất vô công trên lưới điện, chủ yếu do các phụ tải có thành phần điện cảm như cuộn dây máy biến áp, cuộn dây động cơ điện, cuộn cảm có lõi thép làm giảm cosϕ của lưới điện

4- Do chế độ vận hành của lưới điện :

+ Tổn thất càng lớn khi công suất tiêu thụ điện của phụ tải càng lớn

+ Tổn thất càng lớn khi thời gian sử dụng công suất cực đại càng kéo dài (thời gian sử dụng công suất cực đại ký hiệu là TMax)

+ Do máy biến áp thường xuyên vận hành trong tình trạng non tải hoặc không tải

+ Do tình trạng lệch tải các pha, tình trạng này thường xảy ra trong lưới điện phân phối hạ thế

Tổn thất điện áp liên quan trực tiếp đến tổn thất điện năng vì :

− Khi lưới điện không tải chỉ tồn tại điện áp không có dòng điện đi qua thì

sẽ không có tổn thất điện áp và tổn thất điện năng

∆U=0, ∆A=0

Khi lưới điện có tải, trong dây dẫn sẽ có dòng điện I chạy qua Do dây dẫn có điện trở R và điện kháng X nên trên dây dẫn xuất hiện tổn thất điện áp

∆U ≠ 0

− Tổn thất điện áp:

xx x

− Tổn thất điện năng được tính bằng:

∆A= ∆P.t

giả thiết nếu phụ tải của mạng điện không thay đổi ta có

∆A = 3I2 max Rτ.10-3

100 P.R + Q.X

U đm 2 1000

Trong đó:

− Imax là dòng điện cực đại

− R là điện trở của đường dây

− τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, là thời gian mà mạng điện liên tục chuyên chở công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) sẽ gây ra một tổn thất điện năng trong mạng điện đúng bằng tổn thất điện năng thực tế của mạng điện sau 1 năm vận hành

Rõ ràng tổn thất điện năng và tổn thất điện áp có liên quan trực tiếp đến nhau, chúng đều phụ thuộc vào điện trở đường dây (R) và tình trạng mang tải của mạng điện

Các biện pháp làm giảm tổn thất điện áp và tổn thất điện năng :

1 Nâng cao hệ số công suất cosϕ ở các hộ dùng điện chủ yếu là các xí nghiệp cụ thể

là lựa chọn công suất của động cơ hoặc loại động cơ cho phù hợp, nâng cao hệ số phụ tải kB hạn chế làm việc không tải

cosϕ là hệ số công suất được tính bằng:

P P là công suất tác dụng

cosϕ =

S S là công suất biểu kiến

Phân phối công suất tác dụng và công suất phản kháng trong mạng điện theo một phương thức hợp lý nhất Giảm công suất phản kháng chuyên tải trong mạng điện Bù vô công bằng máy bù đồng bộ hoặc bằng tụ điện tĩnh

2 Máy biến áp vận hành theo phương thức tổn thất điện năng ít nhất, vận hành kinh tế trạm biến áp bằng cách hòa đồng bộ máy biến áp

3 Nâng cao mức điện áp vận hành của mạng điện

4 Nâng cao cấp điện áp định mức của mạng điện

5 Lựa chọn sơ đồ nối dây hợp lý nhất cho mạng điện

Thí dụ:

− Nên dùng mạng điện kín thay cho mạng điện hở

− Bán kính cung cấp điện phù hợp theo tiêu chuẩn cho phép

− Kiểm tra thường xuyên tình trạng tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và thực hiện cân đảo pha thường xuyên trong lưới điện phân phối hạ thế 220/380V, trong lưới điện ≥ 110kV cứ 200km lại có 1 lần hoàn thành hoán vị pha để giảm điện kháng của đường dây

Trong lưới điện hạ thế 220/380V nếu vận hành lệch pha thì tổn thất điện áp, tổn thất điện năng tăng lên vì: Khi vận hành lệch pha trên dây trung tính xuất hiện một dòng điện không cân bằng Io chạy qua và bằng tổng hình học dòng điện trong các pha